嵌岩桩竖向承载机理的数值分析

嵌岩桩的极限承载力高,在现场试验中很难将其加载至破坏和监测破坏时分析嵌岩段摩阻力的分布特征.在有限单元法的基础上,采用ANSYS软件,对两个嵌岩桩模型进行了竖向承载机理模拟.分析了桩端阻力在桩顶荷载中的比例、不同土层侧摩阻力的分布等状况.数值模拟结果表明:嵌岩桩的桩顶荷载由桩侧摩阻力与桩端阻力共同承担,桩侧阻力占60%～70%,桩端阻力和嵌岩层阻力占30%～40%;土层侧摩阻力达到极限时,桩端阻力和嵌岩层的侧摩阻力还可以进一步的发挥.     

夯实水泥土桩复合地基承载特性分析

基于夯实水泥土桩复合地基载荷试验的结果,分析了复合地基在竖向荷载作用下垫层、桩及桩间土的共同作用机理,假设桩侧摩阻力分布形状,建立夯实水泥土桩复合地基的分析模型,考虑复合地基中桩、土变形协调,提出了一种计算复合地基桩土应力比的方法.利用该方法对夯实水泥土桩复合地基在竖向荷载作用下的承载特性进行深入研究,重点分析了垫层模量、桩端持力层模量、桩土相对刚度比、桩长径比对桩土应力比的影响.结果表明:夯实水泥土桩复合地基中垫层的模量对桩土应力比的影响要远大于桩端土持力层的模量;桩长径比的增加会使桩土应力比趋于一定值,说明复合地基中临界桩长的存在;增大桩长并同时提高桩土相对刚度比能显著提高桩土应力比.     

悬浮能量桩-筏基础的热-力学特性数值模拟

针对温度荷载与力学荷载共同作用下砂土地基中的悬浮能量桩-筏基础,建立热-力学响应分析的三维非线性有限元数值模型,研究能量群桩效应、桩间土的温度变化以及能量桩数量和布设方式对桩身附加轴向应力和桩头差异沉降的影响.结果表明,升温荷载作用下,能量群桩内部任意一个桩的桩身附加轴向压应力比单桩作为能量桩时要小得多;在部分能量桩-筏基础中,能量桩的附加压应力沿桩长呈抛物线分布,数值随能量桩数量的增加而减小;非能量桩的附加轴向应力沿桩长呈S形分布,非能量角桩和边桩的上部出现附加拉应力,数值随能量桩数量的增加而增大;能量桩的布设方式对能量桩附加轴向应力有较大影响,但对非能量桩附加轴向应力的影响较小;能量桩非对称布设时桩头间的差异沉降较大,桩周围土的温度取决于其周围能量桩的数量.     

不同桩长对GFRP复合桩竖向承载性能影响研究

目的 探究不同桩长对玻璃纤维增强复合材料（GFRP）桩竖向承载性能的影响。方法分别对普通钢筋混凝土（RC）桩和GFRP复合桩的竖向承载性能进行研究,开展室内模型实验,同时利用有限元软件模拟不同桩长对其竖向承载特性的影响。结果 模型试验中,GFRP复合桩的竖向承载力大于RC桩,在桩顶荷载6 kN时,GFRP复合桩侧摩阻力占桩顶荷载的34.1%,RC桩占24.7%,GFRP材料明显改变了桩身的粗糙程度,使桩身界面摩擦特性增强,从而在较高的竖向荷载作用下,产生较小的端阻力。有限元软件模拟中,与RC桩相比,GFRP布与土体的摩擦系数比混凝土与土体的摩擦系数大,有利于GFRP复合桩侧摩阻力的发挥,相同桩长的GFRP复合桩端阻力占比明显低于RC桩。对比桩长5,10,15 m,RC桩,侧摩阻力值占桩基极限承载力的35.69%,42.44%,50.54%,GFRP复合桩的桩身侧摩阻力分别占桩基极限承载力的42.44%,63.09%,75.69%,表明GFRP复合桩是通过增加侧摩阻力来提高竖向承载力的,且桩长越长,GFRP复合桩承载性能提升越明显。结论 相同桩长的GFRP复合桩竖向承载力明显高于RC桩;...     

一种变截面桩的对比试验研究

主要研究了锥形桩在竖向桩顶加荷方式下竖向极限承载力,桩侧摩阻力及桩端阻力的发展规律,并与同条件下等截面桩进行对比来分析其经济效果.     

敞口管型桩压入对既有受荷桩基承载性状影响

基于经典桩侧摩阻力公式和圆孔扩张理论,优化考虑土压力系数、土塞增长率、扩孔塑性半径等问题,计算新增管桩的植入对在役桩承载性状的影响. 对比分析有限元的软件与理论计算结果,发现管型桩贯入引致的桩间土挤土效应,使在役桩侧摩阻力在一定深度范围内增加,且桩长越长、桩间距越小,贡献越明显. 新增桩与在役桩的距离小于3倍桩径,会形成局部群桩效应,使群桩协同工作时的桩顶沉降增加;距离大于6倍桩径,管型桩压入对既有桩侧摩阻力、群桩协同工作效应的影响较小.     

水平受荷斜桩双曲线型p-y曲线的构建及其应用

基于模型试验获得中密干砂中水平受荷斜桩的桩侧土反力p与桩身位移y的关系曲线,探讨斜桩和直桩的桩侧极限土反力、初始地基反力模量与桩身倾角的关系,构建砂土地基斜桩的双曲线型p-y曲线. 应用建立的双曲线型p-y曲线对文献[16,20]的模型试验进行计算,计算结果与实测结果具有较好的一致性,验证了建立的双曲线型p-y曲线的合理性. 运用建立的p-y曲线,分析影响水平受荷斜桩性状的因素,结果如下. 1）与桩顶自由条件相比,斜桩桩顶固支可以有效地减小桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力. 2）在竖向下压荷载作用下,正斜桩和直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加而增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着竖向下压荷载的增加先减小至0,再反向增大. 在竖向上拔荷载作用下,直桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而减小,正斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加先减小至0,再反向增大,负斜桩的桩顶横向位移、桩身最大弯矩及最大剪力随着上拔荷载的增加而增大.     

硫酸盐渍土中灌注桩竖向承载力演变规律

盐渍土中硫酸盐含量极高,对灌注桩具有极强的腐蚀作用从而影响其承载特性,为明确和分析混凝土灌注桩在硫酸盐盐渍土腐蚀下竖向承载力的演变规律,以及桩径、桩长对灌注桩腐蚀后承载力变化规律的影响,根据硫酸盐环境下混凝土劣化的腐蚀反应和机理,建立了硫酸盐渍土腐蚀环境下单桩承载力的评价模型;结合案例对硫酸盐渍土地区混凝土灌注桩的侧阻力、端阻力及桩体强度进行研究,分析和对比了桩长及桩径对硫酸盐腐蚀下灌注桩的承载特性演变规律的影响.结果表明:硫酸盐渍土腐蚀作用下灌注桩的侧阻力、端阻力及桩体强度均发生变化;桩侧阻力受到腐蚀产物积累、膨胀引起的桩周混凝土劣化和桩侧应力重分布的影响,同时也依赖于桩长及桩径变化;端阻力则由于单桩竖向有效面积的减小而降低;硫酸盐腐蚀作用下桩体强度降低幅度较大.由此可知,相同腐蚀条件下,增加桩径可有效提高抵抗硫酸盐腐蚀引起的承载力损失;实际设计中应考虑增加桩径的方法抵抗硫酸盐腐蚀引起的承载力损失.     

DX桩单桩荷载传递机理有限元分析

通过有限元数值模拟,从研究DX桩单桩承受竖向荷载时的轴力以及侧摩阻力沿桩身的分布入手,分析桩顶荷载在各扩径体上的分配以及各扩径体分担荷载的发展过程,并比较了不同桩型轴力特点,揭示了DX桩单桩荷载传递机理,为合理设计该类桩提供了依据.     

PHC管桩极限承载力影响因素敏感性分析

利用GA—BP神经网络,结合正交试验设计方法,对以淤泥层和残积粘性土层为主的福建某地区桩侧土层,承载性状为端承摩擦型的PHC管桩实际工程,进行PHC管桩单桩承载力影响因素的敏感性分析。结果表明,影响单桩竖向极限承载力因素的敏感性排序为桩径、桩侧摩阻力加权平均值、休止期、桩长、入土深度、渗透系数和终止压桩力;桩径和桩侧摩阻力值对单桩竖向极限承载力的贡献最大,其次是休止期,影响也很显著,因此工程上不宜盲目提前试桩时间,否则将影响试桩结果。     

组合荷载作用下倾斜桩基横向承载特性

为研究竖向与横向荷载组合作用下倾斜桩基的横向承载特性,结合珠海市横琴桥桩基选型工程开展了室内模型试验和数值模拟,在此基础上分析了不同桩身倾角、不同桩顶间距、不同竖向荷载及不同层厚比条件下倾斜桩基在组合荷载下的受力及变形特性。结果表明：增大桩身倾角、桩顶间距、承台顶竖向荷载、层厚比有利于提高倾斜桩基横向承载力,其中桩顶间距对桩基横向承载力的影响最大,其次分别为桩身倾角、承台顶竖向荷载、层厚比。倾斜桩基中的2#角桩桩顶弯矩最大,1#角桩桩顶弯矩次之,3#中桩桩顶弯矩最小;各基桩桩顶弯矩随桩身倾角、桩顶间距的增大而减小,随竖向荷载的增大先减小后增大;各基桩桩顶横向荷载分担随桩身倾角、桩顶间距及承台顶竖向荷载的增大趋于均匀。倾斜桩基右侧地基土横向变形随横向荷载的增大而增大,桩基左侧地基土横向变形随横向荷载的增大几乎不变,但其桩-土脱离程度逐渐增大;增大桩身倾角可减小桩-土脱离的程度;靠近承台底的地基土位移等值线呈波浪形,远离承台底的地基土位移等值线呈椭圆形。     

Vertical bearing capacity of pile based on load transfer model

The load transfer analytical method is applied to study the bearing mechanism of piles with vertical load in this paper. According to the different hardening rules of soil or rock around the pile shaft, such as work-softening, ideal elasto-plastic and work-hardening, a universal tri-linear load transfer model is suggested for the development of side and tip resistance by various types of soil （rock） with the consideration of sediment at the bottom of the pile. Based on the model, a formula is derived for the relationship between the settlement and load on the pile top to determine the vertical bearing capacity, taking into account such factors as the characteristics of the stratum, the side resistance along the shaft, and tip resistance under the pile tip. A close agreement of the calculated results with the measured data from a field test pile lends confidence to the future application of the present approach in engineering practice.     

CFS桩复合地基承载特性的现场试验研究

为进一步了解水泥粉谋灰钢渣桩(CFS)桩的加固机理,通过现场静载荷试验,研究了复合地基桩土应力比(荷载分担比)随荷载的变化规律,分析了置换率对桩土应力比的影响．采用大面积现场堆放钢坯的方式,模拟运行期间CFS桩复合地基的承载性状,研究了堆载作用下基底的沉降、地基土体深层水平位移、地基土体竖向附加应力分布、临近桩体水平位移及桩前(后)附加应力变化规律;探讨了堆载作用下,CFS桩复合地基—临近桩体的共同作用机理。为完善该复合地基设计理论提供了参考。     

水平荷载作用下斜坡刚性桩非线性分析

在综合分析现有水平荷载作用下桩基分析方法的基础上,建立了考虑桩侧土体受力状态的斜坡刚性桩力学模型;根据极限平衡原理,建立横向荷载作用下斜坡刚性桩弯矩和应力平衡方程;引入考虑斜坡影响的p-y曲线方法,提出了综合考虑桩侧土体极限承载力与水平抗力系数沿深度呈线性增加的侧向极限承载力与土体抗力承载力系数计算方法,同时,将该方法应用于计算实例,通过与已有有限元和理论计算方法对比分析,计算结果验证了本文方法的合理性与可行性;并利用该方法,分析了斜坡坡角、桩土接触面系数以及地基水平抗力系数对斜坡刚性桩承载特性的影响因素。分析表明:斜坡的坡角、桩土接触面系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响明显,而桩侧土的抗力系数对侧向荷载作用下斜坡刚性桩的荷载位移曲线影响不明显。     

斜坡地形单桩竖向承载特性模型试验与数值模拟研究

为探明斜坡地形条件对桩基竖向承载特性的影响,结合模型试验和数值模拟方法,设计多组斜坡工况和水平对照工况,对单桩竖向承载特性进行研究,在相同桩长条件下对比分析平地、不同坡度的单侧斜坡和连续斜坡地形中桩基的竖向承载力、桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律和荷载传递机理。研究结果表明：在相同坡度条件下,单侧斜坡工况的单桩承载能力小于连续斜坡工况,且桩基竖向承载力随着坡度增大而降低,斜坡影响度呈非线性增长;斜坡地形主要影响桩侧阻力峰值大小,当桩侧阻力出现峰值时,对应的桩端阻力大小接近相等;斜坡地形中,桩身前后存在应力分布差异,坡前位置竖向应力和剪应力大于坡后位置,但剪应力差异仅存在于0~4倍桩径的浅层区域。     

钙质砂中单桩水平承载特性模型试验研究

通过室内模型试验研究钙质砂地基中桩基的水平承载特性,分析桩长对桩顶位移、桩顶转角、桩身弯矩以及桩侧土体压力分布的影响,并与福建标准砂地基中的模型桩进行了比较。试验结果表明：桩长对水平承载特性具有显著影响;增加桩长能明显提高单桩水平极限承载力,桩身变形逐渐由刚性转动转变为弯曲变形;弯矩沿桩身的分布范围由全段分布转变为集中在桩身上半部分;桩侧土压力主要分布在迎土侧的上部土层中,土体压力随着水平荷载的增加而发生明显变化;在低应力水平下,钙质砂中单桩水平承载力要大于标准砂中桩基承载力,钙质砂在较高应力水平下的模型试验有待进一步探究。     

竖向荷载作用下单桩工作性能模拟分析

为了分析单桩的工作性能，采用非线性水平有限层单元模拟桩周围土体，假定其竖向变形沿径向按指数函数变化，考虑沿径向的剪切作用及在竖向的压缩作用建立其刚度矩阵，以非线性的接触面单元模拟桩土界面的力学性能，以修正桩底土刚度的办法模拟极端阻力的非线性性能，这样建立的模拟分析方法能够较真实地反映单桩－土体系的工作性能，按此模拟分析方法模拟某工程大直径桩原型试验获得令人满意的结果。     

水泥−粉煤灰搅拌桩复合地基承载特性

开展水泥?粉煤灰搅拌桩（CFMP）复合地基模型试验,分析应变片及土压力传感器的信号,探究加载过程中桩身及粉煤灰地基中的应力传递特性. 结果表明：CFMP复合地基荷载沉降曲线为缓降型,CFMP复合地基的承载能力是粉煤灰地基的2.2倍;桩侧摩阻力沿桩身深度呈单峰分布,阻力峰值位于桩身中端;当桩顶荷载累加至1 600 N时,桩侧摩阻力到达极限值,并随荷载增加出现侧摩阻力软化现象;当桩顶荷载达到800 N时,桩端持力层的作用凸显,桩端阻力比进入迅速上升期,CFMP呈现以承担桩侧摩阻力为主的受力性状.     

非均质土中基于虚土桩法的桩基纵向振动

在考虑桩底有限土层影响的情况下,研究非均质土中桩在纵向振动荷载作用下的动力特性.在将桩截面积范围内有限层桩底土模拟为虚土桩的基础上,建立虚土桩 土、桩 土耦合振动模型,采用复刚度传递多圈层平面应变模型建立桩、虚土桩与桩侧土的纵向振动动力方程,利用桩 土、虚土桩 土以及虚土桩 桩的耦合接触条件求解动力方程,得到桩顶频域响应解析解和时域响应半解析解.通过对虚土桩参数的研究检验桩底土对桩动力响应的影响,得到一系列桩顶速度导纳曲线、时域反射波曲线以及复刚度曲线表现规律图.     

带受力盘塑料套管混凝土桩挤土效应试验研究

在上海软土地基中进行了带受力盘塑料套管混凝土桩沉桩压入试验,通过在试验桩桩周预先布置孔压、侧向位移、地表隆起和径向土压力监测点,探求带受力盘TC桩在沉桩过程中的桩土相互作用机理。试验结果表明:超孔压增量沿深度呈上小下大分布并在沉管拔出后迅速消散;挤土应力沿深度亦呈上小下大分布并沿径向减小,在沉管拔出短时间内骤减;土体在桩压入过程向外移动,拔管之后向内偏转;地表整体下沉,随径向距离增加下沉量变小。